Viskositas

Viskositas merupakan pernyataan tahanan untuk mengalir dari suatu sistem dibawah stress yang digunakan. Makin kental suatu cairan, makin besar kekuatan yang diperlukan untuk digunakan supaya cairan tersebut dapat mengalir dengan laju tertentu            (Martin, 1993).

 Viskositas suatu fluida merupakan daya hambat yang disebabkan oleh gesekan antara molekul-molekul cairan, yang mampu menahan aliran fluida sehingga dapat dinyatakan sebagai indikator tingkat kekentalannya. Nilai kuantitatif dari viskositas dapat dihitung dengan membandingkan gaya tekan per satuan luas terhadap gradient kecepatan aliran dari fluida. Metode yang tidak merusak untuk mengukur nilai viskositas cairan juga dikembangkan dengan metode gelombang ultrasonik, yaitu mengukur cepat rambat gelombang ultrasonik pada cairan. Semakin cepat rambat gelombang semakin tinggi viskositas cairannya (Warsito, 2012).

Viskositas kitosan diukur menggunakan Ubbelohde dilution viscometer. Viskositas terbagi tiga jenis yaitu viskositas spesifik (ƞ_sp ), kinematik, dan intrinsik (ƞ). Viskositas spesifik dihitung berdasarkan perbandingan antara kecepatan aliran suatu larutan dengan pelarutnya. Viskositas kinematik diperoleh dengan mempertimbangkan densitas larutan. Viskositas spesifik dan kinematik dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Viskositas intrinsik dihitung dari perbandingan antara viskositas spesifik dengan konsentrasi larutan (ƞ_sp/C) yang diekstrapolasi sehingga nilai konsentrasi larutan mendekati nol. Dengan demikian nilai kelarutan tidak berpengaruh terhadap viskositas intrinsic (Emma, 2012).

 Kitosan adalah hasil proses deasetilasi dari senyawa kitin yang banyak terdapat dalam kulit luar hewan golongan Crustaceae seperti udang dan kepiting. Bila dikonsumsi di dalam tubuh manusia Kitosan bisa berfungsi menyerap lemak. Kemampuan Kitosan untuk menyerap lemak tergantung pada derajat deasetilasinya. Kitosan merupakan senyawa dengan rumus kimia poli  (2-amino-2-dioksi-β-D-Glukosa)  yang dapat dihasilkan dengan proses hidrolisis kitin menggunakan basa kuat. Saat ini terdapat lebih dari 200 aplikasi dari kitin dan kitosan serta turunannya di industri makanan, pemrosesan makanan, bioteknologi, pertanian, farmasi, kesehatan, dan lingkungan (Hargono, 2008).

Penggunaan suhu yang terlalu tinggi diatas 150°C  menyebabkan pemecahan ikatan polimer (depolimerisasi) rantai molekul kitosan sehingga menurunkan berat molekul kitosan. Sedangkan pada suhu di bawah 100°C,  pemutusan gugus asetil tidak berlangsung sempurna dan membutuhkan waktu lebih lama. Deasetilasi akan berlangsung mulai dari permukaan kitin, lalu memasuki struktur amorf, dan secara bertahap deasetilasi terjadi sampai ke struktur kristalin kitin. Pada proses deasetilasi ini terjadi reaksi hidrolisis dengan larutan basa melalui reaksi adisi oleh ion OH–, reaksi eliminasi dan serah terima proton. Pelepasan gugus asetil dari kitosan menyebabkan kitosan bermuatan positif dalam larutannya, yang mampu mengikat senyawa bermuatan negatif seperti protein, anion polisakarida membentuk ion netral (Siti, 2010).

Jenis-Jenis Viskometer

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan

viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :

1.      Viskometer kapiler / Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut (Moechtar,1990).

2.  Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkanz bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel (Moechtar,1990).

3.   Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Moechtar,1990).

4.   Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Moechtar,1990).

Nilai viskositas dinyatakan dalam viskositas spesifik, kinematik dan intrinsik. Viskositas spesifik ditentukan dengan membandingkan secara langsung kecepatan aliran suatu larutan dengan pelarutnya. Viskositas kinematik diperoleh dengan memperhitungkan densitas larutan. Baik viskositas spesifik maupun kinematik dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan viskometer Ubbelohde yang termasuk jenis viskometer kapiler. Untuk penentuan viskometer larutan polimer, viskometer kapiler yang paling tepat adalah viskometer Ubbelohde. (Rochima, 2007).

Satuan viskositas adalah poise, gaya gesek yang diperlukan untuk menghasilkan 1 cm/det antara dua bidang parallel dari zat cair yang luasnya 1 cm² dan dipisahkan oleh jarak 1 cm. Zat cair akan mengalir jika kepadanya dikenakan suatu pengadukan atau tekanan (stress) yang dalam satuan dapat dinyatakan dengan dyne/cm² (Anonim, 2011).

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Viskositas cairan akan menimbulkan gesekan antar bagian atau lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lain. Hambatan atau gesekan yang terjadi ditimbulkan oleh gaya kohesi di dalam zat cair (Yazid, 2005).

Faktor – faktor yang mempengaruhi viskositas sebagai berikut  (Bird, 1987) :

      Tekanan

Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.

      Temperatur

Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangakan viskositas akan naik dengan turunnya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul – molekulnya memperoleh energi. Molekul – molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan tempertatur.

        

      Adanya zat lain

Adanya bahan tambahan seperti bahan suspense meningkatkan viskositas air

      Ukuran dan berat molekul

Viskositas naik dengan naiknya berat molekul.

      

      Ikatan

Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak. Viskositas air naik dengan adanya ikatan hydrogen.

Jenis viskositas diantaranya viskositas relatif, viskositas spesifik, viskositas intrinsik dan viskositas inheren. Viskositas relatif merupakan rasio viskositas larutan terhadap viskositas pelarut yang proporsional dengan pendekatan pertama untuk larutan encer ke rasio waktu aliranyang sesuai. Viskositas spesifik merupakan kenaikan fraksi (bagian) dalam viskositas.Viskositas intrinsik dapat diperoleh dari viskositas spesifik yang dibagi oleh kensentrasi dan ekstra polasi ke nol. Viskositas inheren digunakan sebagai indikasi pendekatan dari bobot molekul.Viskositas yang paling bermanfaat dan mudah dipakai karena bisa dihubungkan ke berat molekul pada persamaan Mark-Houwink adalah viskositas intrinsik (Steven 2001).

Viskositas Intrinsik

Jika bahan polimer bercampur dengan suatu pelarut (cairan berbobot molekul rendah) terlebih dahulu akan terjadi peristiwa penggembungan, dengan molekul pelarut yang terdispersi di antara rantai polimer. Bila jumlah pelarut semakin besar, interaksi antar sesama rantai polimer menjadi semakin lemah dan akhirnya lepas sama sekali membentuk larutan polimer. Bobot molekul polimer dapat ditentukan dengan cara pengamatan sifat fisik larutannya, seperti ultrasentrifugasi, metode viskositas, dan teknik Kromatografi Permeasi Gel (GPC). Salah satu karakteristik dari larutan polimer berbobot molekul tinggi dibandingkan dengan pelarut  murninya adalah kenaikan viskositas larutannya oleh pertambahan konsentrasi. Karena berat atau ukurannya yang besar, molekul polimer dalam larutan akan menurunkan mobilitas dan mempengaruhi sifat aliran campuran yang sebanding dengan jumlah molekul terlarut.  Karena itu, pengamatan perubahan viskositas ini dapat digunakan untuk menentukan  bobot molekul polimer tersebut (Wirjosentono,B, 1995). Viskositas intrinsik paling bermafaat dan mudah dipakai karena bisa dihubungkan ke berat molekul.

Viskositas intrinsik selulosa dapat ditentukan apabila nilai K dan a untuk pelarut yang digunakan telah diketahui. Persamaan Mark-Houwink dengan harga tetapan yang bersangkutan hanya berlaku untuk polimer rantai lurus. Hubungan viskositas intrinsik dengan bobot molekul untuk polimer cabang dan kopolimer  memerlukan persamaan yang lebih rumit.  Percabangan pada rantai polimer akan menaikkan rapatan segmen dalam gulungan, sehingga rantai ini mempunyai volume-hidrodinamis yang lebih kecil. Akibatnya, mobilitas molekul rantai cabang akan lebih besar (mempunyai viskositas intrinsik lebih kecil) dibanding dengan rantai lurus  berbobot molekul sama (Wirjosentono,1995).

Viskositas Metode Permeasi Gel

          Metode ini didasarkan pada teknik fraksinasi yang tergantung dari ukuran molekul polimer yang diinjeksikan ke dalam suatu kolom yang terdiri atas gel berpori berjari– jari sekitar 50– 1060 A. Kolom dapat melewatkan molekul pelarut yang merupakan fasa bergerak, sedangkan molekul polimer yang lebih kecil dapat memasuki poripori gel, karena itu bergerak lebih lambat disepanjang kolom dibanding molekul besar. Elemen yang keluar dideteksi dengan cara spektroskopi atau cara – cara fisik lainnya dan dikalibrasi dengan larutan polimer standar untuk menghasilkan kurva distribusi bobot molekul.